俄罗斯斯科尔科沃的InnoPlasmaTech公司(隶属于VEB.RF集团)近日宣布,其研发的离子等离子体技术已成功验证了在处理受辐射反应堆石墨方面的有效性。这项技术不仅能有效失活石墨中的放射性物质,还能去除含有高浓度碳14同位素的层,为解决核能领域的退役反应堆及放射性废物管理难题提供了新的解决方案。
全球范围内,铀-石墨反应堆(如RBMK这类高功率通道反应堆)的退役工作面临巨大挑战,其中辐照反应堆石墨的处理尤为棘手。这些石墨废物中含有半衰期长达5700年的β-活性同位素碳-14,总量已累积至约26万吨,而目前尚未有有效的处理方法。
值得注意的是,碳14同位素在能源领域具有潜在的应用价值。它可以被用来制造一种新型的“永恒”β伏特电池,该电池的工作原理类似于热离子转换器,尽管其电力输出在数千年后会减半,但仍足以支持起搏器、神经刺激器、植入式电子产品等高科技设备的长期运行。
InnoPlasmaTech公司的离子等离子体技术通过在惰性氩气环境中利用等离子体放电溅射,将碳14原子沉积到金属基材上。实验室测试表明,该技术能够形成指定厚度的碳14层,并成功将其作为新型β伏特电池的阴极材料。这一过程不仅净化了受辐射的石墨,而且未产生二次放射性废物,同时创造了一种具有广泛应用前景的新产品。
项目负责人Anna Petrovskaya表示:“离子等离子体技术能够在净化受辐射石墨的同时,通过在金属基材上沉积放射性碳14浓缩物,为制造新型‘永恒’电子发射真空β伏打电池提供材料。我们与Rosatom State Corporation和Rosenergoatom Concern JSC共同申请了这项技术的专利,并已启动国际专利申请程序。”Anna Petrovskaya是物理和数学科学博士生,同时担任InnoPlasmaTech公司总经理,该项目得到了俄罗斯科学基金会的资助。
此外,InnoPlasmaTech公司的研究成果于2024年夏季在国际原子能机构的技术会议“辐照石墨废物处理技术”上进行了展示,并发表在IEEE的一篇论文中。该论文详细阐述了技术的物理原理及新型电子发射真空β伏打电池概念的实验验证结果。